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呈现科学的现代面貌

当你教科学和工程时,你会讲谁的故事?牛顿?伽利略?也许是居里夫人?

这个问题是向普林斯顿大学科学和工程学院的八名成员提出的,作为他们在实践社区小组工作的一部分,该小组专注于为课程材料添加不同的声音。教授和讲师收集了他们所教授的科学家的照片,许多人惊讶地意识到在他们的讲座和阅读清单中承认的女性和有色人种科学家是多么的少。

然后,他们着手识别更多样化的声音以融合和提升,从在伽利略之前 500 年基本上发明了科学方法、针孔照相机和现代光学的 Al-Hasan ibn Al-Haytham (965-1040) 到 Marie Maynard戴利(1921-2003)首先确定了高胆固醇水平与动脉阻塞之间的联系,Zia Mian是普林斯顿大学科学与全球安全项目的联合主任,并发表了有关核武器危险的文章。

“课程多样化使我们能够确保我们向学生讲述的故事反映了真实情况,并且与实际情况一样全面、全面和包容,”普林斯顿大学负责多元化和包容性事务的副教务长Shawn Maxam说。“这不仅是为了确保我们所有的学生都能在课程中看到自己,尽管这是形成科学家或工程师身份的重要部分,但它也表明我们承认、尊重和庆祝所有人的贡献——不仅仅是那些符合关于谁是科学家的陈旧刻板印象的人。”

Kasey Wagoner是一名物理 101/102 讲师,他是实践社区小组的一员,他联系了世界各地的女性或有色人种的执业物理学家,并要求他们写一篇简短的自传,其中包括他们的职业道路、他们的挣扎,他们喜欢物理学的什么,他们会给年轻科学家的任何建议,以及他们不工作时会做什么。

物理学家费利佩·马尔多纳多写道:“我认为年轻人看着教授和科学家,就会认为他们生来就具有惊人的才能。事实上,即使是最聪明的人也会犯错误,每个人的道路都是坎坷的。不同的是,那些人从未放弃。”

量子物理学家拉托亚·安德森(LaToya Anderson)写道:“鉴于物理学很难,最好相信我一开始就很挣扎。正是我作为黑人女性的经历以及学习小提琴和芭蕾舞的创造力、纪律、谦逊和毅力使我度过了难关。现在,它们被用来学习宇宙的基本原理。随着时间的推移,我意识到我们都需要在这个领域,现在比以往任何时候都更需要做出新的发现,改进旧的发现,并成为宇宙的探索者。”

在他的期末考试中,瓦格纳问他的学生他们最喜欢的课程部分。几个学生提到了传记。一个人写道:“看到来自不同背景的人的传记,尤其是少数族裔的传记令人鼓舞,因为许多少数族裔不追求 STEM,因为他们在该领域没有看到很多看起来像他们的人。”

Maxam 说,这种恶性循环正在阻碍我们解决世界上最大问题的能力。

“如果不吸引所有最优秀和最聪明的人,我们就无法解决人类面临的最重大、最关键的挑战,”他说。“应对大流行、气候变化、环境种族主义——如果我们要解决这些重大挑战,迎接‘为国家服务和为人类服务’的时刻,我们需要使该领域多样化,让来自不同背景的人参与。”

教授一门名为“未来领袖物理学”课程的物理学讲师杰森·普查拉 ( Jason Puchalla ) 说, “这有点不费吹灰之力”,投影到教室屏幕上的科学家照片应该代表从事科学的人的全部范围。“但人们倾向于从各种来源继承幻灯片而不考虑它。因此,进行这些对话帮助我退后一步并意识到这一点。”

他和他的合作老师Ali Yazdani是 1909 届物理学教授,他邀请了普林斯顿大学教职员工的不同客座演讲者与他们的学生交谈,其中包括来自科学与全球安全项目的 Mian 和地球科学助理教授Laure Resplandy以及调查气候变化的 High Meadows 环境研究所。

十几岁的时候,亚兹达尼从移民到加利福尼亚州的奥克兰,在那里他亲眼目睹了富裕地区和低收入地区学校之间的巨大鸿沟。“我在奥克兰一个非常非常贫困的地区长大,”他说。“我去了一所充满挑战的高中。我不是第一代大学生——我的父母受过教育——但我确实经历过美国为某些人提供的糟糕机会。”

他继续说:“我们需要使 STEM 管道多样化,因为简单地说,你不想错过聪明的人。有聪明想法的人来自各行各业。”

创建实践社区

普林斯顿科学技术委员会 (CST)去年创建了这个首个实践社区小组,作为帮助来自代表性不足群体的学生参与并在 STEM 课程中取得成功的一步。前八名理工科教员在 2021 年春季学期开会,并对 2021-22 学年的课程进行了重大更改。不久将选出有关该主题的第二个实践社区的成员;简短的申请将于 1 月 28 日到期。

CST 执行董事萨米·卡恩 ( Sami Kahn )表示,这种方法之所以与众不同,部分原因在于它专注于课程而非教学变革。大多数旨在促进 STEM 多样性的项目都侧重于教学法——她称之为教学方式。“我们想探索课程本身,教学内容,”她说。“因为最终,课程中使用的阅读材料、案例和示例传达了课程的价值。谁(和没有)被代表?讲了谁的故事?”

“最终,课程中使用的阅读材料、案例和示例传达了课程的价值。 谁(和没有)被代表? 讲了谁的故事?” — Sami Kahn,科学技术委员会执行主任

教职员工及其 CST 主持人在学期初与 Maxam 会面,以熟悉普林斯顿大学当前与股权相关的举措。“我们谈到在课程设计中引入与我们自己的科学和学术研究相同的好奇心和探究水平,”Maxam 说。

实践社区审查了以研究为基础的策略,以使课程材料多样化,例如向学生介绍为科学发现做出贡献的各种人,在社会和历史背景下构建科学发现,并用具有个人或文化背景的例子说明核心概念与学生的相关性。

这些方法中的每一种都已被证明可以帮助学生在科学和工程课程中坚持并取得成功。

对于 Puchalla 来说,最有价值的部分是他可以集思广益和学习的共享社区。他说:“让一个团队都专注于同一件事,让一个团队成员相互交流想法,分享我们前进的方式,这非常有帮助。” “最实用的方面是听到即时反馈,比如‘也许尝试不同的方向’,或者‘太好了,我要在课堂上加入类似的东西。’”

机械和航空航天工程讲师Lamyaa El-Gabry指出,使课程中强调的对象多样化的一种方法是关注最近的发展,而不是一个领域的起源。她为她的课程创建了一个为期两周的生物燃料实验室,这样她就可以邀请在生物燃料研究方面开辟新天地的有色人种,例如海带科学家 Diane Kim 和生物质工程师 Tumpa Sarker 以及泥炭生物燃料公司的首席执行官 Michael Harrington .

“除了课程变更和增补之外,我更了解这些问题,并尽我所能通过指导来支持代表性不足的学生,包括参加带你的教授去吃饭和与学生一起临时午餐,”她说。“通过这些更非正式的互动,我意识到斗争是真实的,我认为通过实践社区提醒我这一点使我成为更有效的导师。”

在春季学期结束时,每位同学都提出了他们将对自己的课程进行重大改变,以促进多样性。提议的更改包括注入真实世界和学生生成的示例,讨论影响西方文化以外人们的全球问题,关注代表性不足的创新者,使讲座中的阅读作者和研究人员多样化,以及探索公共政策对公平和技术的影响。

当实践社区的教职员工在夏季进行他们提议的课程修订时,CST 还聘请了五名本科生研究实习生。除了支持教师的努力外,学生们还开发了一个多样化的资料库,包括现代和历史案例研究和特定学科的例子。

作为他们工作的一部分,学生们正在创建一个突出科学和工程多样性的 Scientist Spotlight 数据库。它包括 ibn Al-Haytham 和 Daly,以及威廉·奥古斯都·辛顿 (William Augustus Hinton,1883-1959),他是一位开发了美国公共卫生服务部门使用的梅毒测试的黑人医生;艾伦·哈特 (Alan Hart) (1890-1962),一位率先使用 X 射线检测肺结核的人;Hedy Lamarr (1914-2000),一位女演员和发明家,在二战期间为盟军鱼雷开发了跳频技术;和许多其他人。

“他的暑假极大地帮助我对 STEM 多样化所面临的挑战和可能性有了新的认识,”物理学专业的大四学生Tori Edington说。“我很高兴能够将我通过这次实习所学到的知识并用它来播下变革的种子。”

Maxam说,学生组装的课程材料和教职员工实施的课程变更都是朝着正确方向迈出的一步。“坦率地说,这是一项艰苦的工作,”他说。“要打破现状、改变旧习惯、改变规范、改变做法,需要付出很多努力。但在普林斯顿,我们不会回避严谨。我们愿意直面困难的问题。我相信并且知道我们致力于做到这一点。”

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